微带滤波器和耦合电路完整设计

样，如图10。这个图实际显示了耦合器的另一种版本，但是清晰地展示了这种技术。

用一种经验性的方法从直段耦合器设计中来获得新耦合器的设计图案，按照如下的规则：

●紧密间隙段--锯齿路径的总长度与这段的直线部分长度做成一样。这样削减了这部分长度的将近一半。在直线部分"互锁"的牙齿间仍然保持有空间，可以与锯齿边呈直角的方式来测量间隙的大小。

●宽间隙段--第三段的线间距根据牙齿的中间高度计

算出来。在这个宽间距下，假设按照平均间隙场可以进行耦合，而不是沿着第一段的路径进行耦合。同样，这一段的尺寸削减更少。为了简化，采用了与原来直线段部分一样的长度。

●中间段--中间段的间隙和尺寸削减根据第一段和第三段几何平均值计算得来。

这个"最佳猜想"的方式是必要的，因为不可能用现有的软件工具分析这种结构。用Sonnet Lite分析太过复杂，其他分析工具根本不能用。

3.2 耦合器性能

耦合器用LPKF的刻制机器制作出来后，要评估耦合等级和在1至8GHz的频段内的指向性。图11中的耦合端口传输信号是一条光滑的线。图表中部的水平线 是-18dB，网格的每小格是2dB。在测量的频率范围内耦合为-19dB±1.5dB。同一图中，输入的回波损耗以每小格5dB绘制，从顶部数第二条线 是0dB参考。在最低频率处回波损耗最大，是16dB。

耦合端口传输信号是一条光滑的线

反向的耦合绘制图

反向的耦合绘制图在图12中，包括输出端口回波损耗。两个图中每小格都是5dB。对于反向耦合，中部线-18dB是参考，耦合为-28dB或更好，位于高 频端。输出端口回波损耗采用与图11中的输入回波损耗一样的方法绘制，同样也在1GHz处性能最差，为16dB。

全程内的指向性（正向耦合减去反向耦合）为10dB，位于波段的极高端。设计目标是高于10dB，达到12dB就可以留出额外空间。绝大部分波段内都能留出这个余量，我们就认为是一个初始试验的极好结果。
图13是插入损耗，1GHz下为0.25dB，6GHz处最差为0.57dB。在1至8GHz的整个频段内插入损耗的变化只有0.33dB。

4 制作完成的微带电路板

这种快速地制作样品电路板方法使得制作过程可以按照指定的设计而改变。对于直接耦合器，要达到预期的性能，我们准备了可能的几个设计反复。幸运的是（也是在经验基础上的合理猜想），第一个试验就得到一个完好的耦合器。

图14和图15中的照片展示了铣制好的电路板，以及用于测试的连接器。图14中的发夹型耦合器甚至有一个小碎片焊接在其中一个微带线的一段间隙上。这是由于设计文件的一个小失误引起的，致使在铣制电路板时，那个间隙被明显地铣制出来。

耦合器设计也可进行修改以改进低端回波损耗或使耦合响应平坦化。而如果让外部传统的电路板厂制作，这样的小的更改可能不会被理会。由于环保法规的要求，化 学药品处理过程的复杂性和成本显著增加，尤其在加利福尼亚，绝大多数公司不再保留室内电路板蚀刻实验室。
为了制作这些滤波器和耦合器电路，我们综合了许多设计师的经验、资料数据、高级电路理论仿真、EM分析以及最后的制作和测量手段。整个设计的成功使用了不 同的设计资源，从理论设计、分析到微带电路的实现。能迅速的完成这一过程，制作工具--电路板刻制机是不可或缺的。

5 使用电路板刻制机来制作样品电路板的特点

CAP Wireless公司使用的刻制设备是来自LPKF光电股份有限公司（www.lpk.com）的Protomat C100HF型刻板机。这一设备能适用于13.5x8 inches（340x200 mm）的电路板。除了电路板，还能铣制铝或铜的构件，或者切割覆铜薄片。

CAP Wireless公司使用的刻制设备是来自LPKF光电股份有限公司（www.lpk.com）的Protomat C100HF型刻板机

马达运转速度从1万到10万转软件可调。这篇文章中描述的典型的精细铣刀是一个10 mils的端面铣刀，加工中直径变动量范围是±0.2 mils。

该机器的定位精度对于保证X、Y轴向的尺寸精度和穿透深度的精确非常重要。机器必须可靠地切割整个铜箔层，同时切去最少量的基材。

铣制加工头的近照

上面的照片是铣制加工头的近照。C100HF采用动态的Z轴定位，同轴的加工深度限位器来保持铣制深度。穿透基材的深度一般是0.2 mil（5 micron）。Z轴运动范围是14 mm（0.55 in）。空气轴承提供了准确的但是非接触式的表面传感，适于在柔软的或挠性的板材和表面敏感的材料上加工。

该机器分辨率为0.3125 mil（5 micron）。X－Y定位精度小于0.2 mil（5 micron）。下面的电子显微照片显示了在不同放大倍数下的铣制轨迹，分别以50 micron和10 micron标注了比例。

电子显微照片显示了在不同放大倍数下的铣制轨迹